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高压无线核相器的热应力
高压无线核相器的热应力
2.4GHz频率0dBm输入功率时,输出功率为23dBm1dB功率增益压缩点,输出功率为21.36dBm工作频段内稳定因子Kf>62.4GHz处,Kf>10,利用Candenc公司的SpectreRF软件对版图提取的参数进行后仿真。比较前后仿真数据,输出功率和漏极功率效率都有所下降高压无线核相器特殊应用,这是由于晶体管、电感、电容寄生参数,以及衬底耗散的影响高压无线核相器,使功率输出没有达到*优。
而功率变换器的传导干扰以共模干扰为主。差模噪声主要由大的di/dt与杂散电容引起;共模噪声则主要由较高的dv/dt与杂散电感相互作用而产生的高频振荡引起。电磁干扰(ElectroMagnetInterfer有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合到另一个电网络。差模干扰和共模干扰是主要的传导干扰形态。
高频干扰信号通过寄生电容耦合到次边。对于变压器的漏感,形成电磁干扰的条件有三:A向外发送电磁干扰的源—噪声源 B传递电磁干扰的途径—噪声耦合和辐射 C承受电磁干扰(对噪声敏感)客体—受扰设备2.1EMI滤波器的选择选用作为传播途径:隔离变压器初次级之间存在寄生电容。可以通过三明治绕法等改变工艺结构改善,也可以通过改变变压器性能设计来减小,对于变压器绕组的分布电容可以通过改进绕制工艺和结构、增加绕组之间的绝缘、采用屏蔽等方法来减小绕组间的分布电容。从工程角度来说,特别是对于某些已经面世而为了提高市场竞争力选择提高EMI要求作为突破口的产品来说高压无线核相器,改变变压器性能设计肯定影响重大,而改变工艺结构也影响到生产甚至性能。屏蔽是生产延续性*好与总体影响性*小的一种方法。
屏蔽效能A主要由吸收损耗与反射损耗来表示,屏蔽对于干扰的抑制作用用屏蔽效能来衡量。总损耗越大,屏蔽体对电磁干扰的抑制能力越强,如式(6表示[2]使用寿命期内,模块要承受环境(气候)造成的被动温度波动,及因模块运行发热造成的主动温度循环。温度循环和功率循环试验,可以模拟以上几种情况对模块寿命的影响。
没有电气应力的情况下高压无线核相器,温度循环:温度循环试验中。改变功率半导体模块的环境温度,包括对(TST热冲击试验)和(TC热循环试验)这项实验主要用于评估焊接点的可靠性,及评估模块在贮存、运输或使用过程中对可能发生的温度突变的耐受性。
通过周期性电流时,功率循环:功率循环(PC试验可用于确定功率模块内部半导体芯片和内部连接点焊接。对热应力和机械应力的耐受性。周期性施加电流会导致温度快速变化,会导致绑定线机械位置波动。功率循环试验对高温条件下的工作寿命预期分析具有代表性[1]
热应力造成的主要故障是IGBT模块的内部焊接疲劳和焊接线脱落。
研究方法
可得出功率模块的特定工况下,图1根据逆变器系统的冷却条件和行驶策略(行驶工况曲线、电机和行驶控制)信息。关键电气参数特性集,进而计算出典型循环次数,以评估功率模块的寿命,本项研究中,几个红色参数是变量。环境温度:如第2.6节所指出,对于风冷系统高压无线核相器,*高环境温度设置为40°C对于液冷系统则定义为70°C/95°C表2
电气参数
设定为较低的电压。通过增加电池电芯数量可以实现更高电压,电池电压:许多汽车制造商都更倾向将轻度混合动力/电动汽车的动力电池。但这显然会导致成本和电池重量的增加。为了解电池电压VDC对系统的影响高压无线核相器灵敏度,比较了两套电气参数(表2
结果
行驶循环过程中温度波动包括,如图1所示。功率模块运行产生的主动温度波动,和工作环境造成的被动温度波动。对于芯片来说,必须考虑IGBT和二极管的*糟情况条件高压无线核相器。5次循环*高负载都在二极管上。因此,以二极管为例分析*恶劣情况。
绑定线的*高温度设置为*高芯片温度Tjmax寿命循环建模可以计算在被动/主动循环下的等效功率循环次数。如今,功率循环:对于绑定线焊接脱落的寿命计算。大多数混合动力汽车使用的功率模块。由于缺乏标准,不同汽车制造商采用的系统大相径庭,因此不太可能对这些系统进行比较。为了使逆变器系统变得更具可比性,本项研究采用了一个统一的基础功率模块”和一套常见的输入参数。
开发了一个程序来计算在特定行驶循环中,为了评估混合动力汽车(HEV功率半导体模块必须具备的热/功率循环稳定性。芯片和焊接层的温度变化。通过将主动和被动热应力对焊料和焊接点造成的热应力,转换为可靠性试验数据,计算出等效试验循环次数。
比较了8套不同的参数,本文中。包括不同的冷却条件和/或电池电压。结果是汽车制造商、逆变器供应商和功率半导体模块供应商应联合进行开发,有助于通过调整行驶策略、冷却系统、电池电压和模块的散热能力高压无线核相器,找到经济高效的解决方案。由于CMOS晶体管受*大承受电压和*大输出电流的限制,为了充分利用电压源提供功率的能力,输出匹配网络采用负载线匹配技术,如图1所示。分析射频功率放大器的性能要求,确定晶体管*大输出电流,根据晶体管的性能确定*大输出电压。本次设计首先通过计算确定负载线电阻的大概取值,然后经参数扫描确定*优负载线电阻,以此负载线电阻确定输出匹配网络各个参数。经过优化负载线电阻为6Ω。输出匹配网络采用L匹配。版图在Cadenc环境下设计完成。版图设计是制造集成电路的基础,高频集成电路设计中,版图设计的好坏直接影响电路生产的成品率及可靠性。好的设计不但本身很少带来不可靠因素,而且对于工艺上难以避免的问题,也可预防或减弱其影响。本次设计版图主要考虑以下几个方面的问题:1功率放大器的输出晶体管栅宽尺寸很大,为了减少栅极电阻和栅极电容对电路性能的影响,MOS管选用并联和叉指布局设计;2功率放大器输出级晶体管流过的电流很大高压无线核相器,为了避免对周围其他器件的影响,输出管周围用隔离环进行隔离;3由于输出级的电流很大,输出级金属线采用多层金属,以此来减少流过金属线的电流,避免金属线过宽产生的寄生效应;4系统布局上,将输入信号置于左边,输出信号置于右边高压无线核相器的极性,从而减少高频输入信号和输出信号之间的相互影响。
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